Многослойные пластинчатые упругодемпферные опоры

В настоящее время на железнодорожном транспорте, в авиации, космической технике и судостроении для повышения тактико-техни­ческих характеристик силовых установок широко применяются тур­бомашины с высоким числом рабочих оборотов. Специфика работы этих турбомашин состоит в том, что па ротор действуют как осевые пульсирующие, так и радиальные вращающиеся силы. Опоры рото­ров в этих условиях являются опорами пространственного нагруже­ния. Для повышения надежности и ресурса турбомашин, а также для улучшения экологии при эксплуатации транспорта необходимо обес­печить эффективное демпфирование вибрации роторов в процессе работы машины. С этой задачей успешно справляются многослойные пластинчатые демпферы.

Упругодемнферная опора пространственного нагружения с упруго — гистерезнеї і ыми элементами, выполненными из пакетов пластин, разра­ботана В. А. Антиповым в соавторстве с Ю. К. Пономаревым и др. [12].

Как известно, существует зависимость между жесткостью много­слойного кольцевого демпфера и его демпфирующими свойствами. При этом для каждого демпфера существует некоторое оптимальное значение жесткости, при котором его демпфирующие свойства дос­тигают максимума.

В предлагаемой конструкции реализуется оптимальное значение жесткости, поэтому опора высокоэффективна.

Технический результат достигается тем, что упругодемпферная опора пространственного нагружения, содержащая наружное и внут­реннее кольца, в зазоре между которыми установлены многослойные пакеты лент, па концах которых выполнены отверстия, в которые установлены резьбовые обоймы, включающие винты и цилиндричес­кие гайки — фиксаторы, при этом одна гайка — фиксатор установле­на в нризонное отверстие наружного кольца, а вторая — в окружной

паз внутреннего кольца, многослойные пакеты установлены между кольцами в два ряда, при этом один ряд смещен относительно друго­го в окружном направлении иа полшага, многослойные пакеты вы­полнены с радиусным и двумя прямолинейными участками на их концах, а радиусное очертание многослойных пакетов выполнено с уче­том угла охвата (3 = 180°-2а, где угол а выбран в пределах от 1 до 7° в зависимости от необходимого уровня сдавливающих нагрузок в мно­гослойном пакете.

Принципиальным отличием предлагаемой конструкции является следующее.

Во-первых, опора способна воспринимать и подавлять вибрацию любого направления. При этом при восприятии, например, радиальной вибрации ротора за счет обеспечения тангенциального перемещения ко­лец друг относительно друга предотвращается их скручивание и тем самым сохраняется работоспособность многослойных пакетов опоры.

Во-вторых, упругие элементы расположены в два ряда и смещены друг относительно друга в окружном направлении па пол шага, обес­печивается высокая изотропность упругих и диссипативных свойств опоры но различным радиальным направлениям.

В-третьих, при сборке опоры происходит деформирование много­слойных пакетов. При этом наружные слои пакетов растягиваются, а внутренние сжимаются. За счет этого па контактных поверхностях возникают сдавливающие нагрузки, тем больше, чем больше угол запеволивапия 2а.

Для каждой конструкции выбирают угол а в пределах от 1 до 7° для обеспечения оптимального демпфирования.

На рис. 5.33 показана конст­рукция опоры с разрезом в плос­кости, перпендикулярной оси ро­тора; па рис. 5.34 — развернутый цилиндрический разрез по А~А; иа рис. 5.35 — разрез по Б-Б.

На рис. 5.36 показан узел I, по­ясняющий конструкцию обоймы многослойного упругого элемента; па рис. 5.37 — узел II, поясняю­щий форму паза внутреннего коль­ца подшипника; па рис. 5.38 — конструкция многослойного унру-

Рис. 5.35. Разрез по Б-Б

того элемента до заневоливаїшя; па рис. 5.39 — конструкция много­слойного упругого элемента после запеволивапия (после сборки опоры).

На рис. 5.40 показана зависимость сдавливающей нагрузки от номера контактной поверхности и угла запеволивапия пакета ос, в градусах; иа рис. 5.41 — та же зависимость q — /(/, а) в прост­ранственной системе координат.

Упругодемнферпая опора пространственного нагружения выполне­на в виде многослойных пакетов 1, размещенных между наружным 2 и внутренним 3 кольцами. Кольцо 2 установлено в корпусе 4 опоры двигателя. Кольцо 3 установлено на подшипнике 5 ротора 6 двигате­ля. Пакеты 1 скреплены обоймами, включающими винт 7 и гайку 8.

■««*%*»*

0,6 S 05^ Hj* 0,4 * 0,3 0,2 0,1 0

Зная радиусы и угловые размеры многослойного пакета в исход­ном и заневоленном состоянии, можно определить длины радиусных участков каждой из лепт в исходном /-л и конечном / состояниях:

/,.0 = (п — 2а) Ri0, (5.6)

/,.к = Щк. (5.7)

Теперь определим изменение длины криволинейного участка г-й ленты пакета в процессе заневоливаиия

Нормальные напряжения а в г-й лепте определятся в виде

(5.10)

где Е — модуль упругости материала лент.

Если отбросить часть слоев пакета, например, из внутренней его части, заменив действие отброшенных слоев распределенной но длине пакета сдавливающей нагрузкой, то сумма усилий от нормальных на­пряжений в оставшихся слоях должна быть уравновешена равнодей­ствующей силой от распределенной сдавливающей нагрузки па г-й контактной поверхности, т. е.: п

(IX)

где Af-= ojbh.

Расчеты по формулам, приведенным выше, показали, что распре­деление сдавливающей нагрузки по контактным поверхностям пакета, полученное в процессе заневоливаиия из положения (см. рис. 5.38) в положение, показанное на рис. 5.39, имеет вид парабол (см. рис. 5.40) и зависит от значения угла а. Уровень сдавливающих нагрузок на контакт­ных поверхностях тем больше, чем больше угол заневоливаиия 2а.

Поскольку обоймы виброизолятора скрепляют пакет без возмож­ности проскальзывания, созданные в процессе заневоливаиия сдавлива­ющие нагрузки останутся неизменными в работе, что обеспечит стабильность демпфирующих свойств виброизолятора в работе.

Пример расчета сдавливающих нагрузок в пакете выполнен для виброизолятора со следующими параметрами: 6 = 10 мм, h = 0,4 мм, Rqq = 25 мм, н = 10, материал лент — сталь с модулем упругости Е = 196 кН/мм2.

Расчеты показывают, что при угле а >7° внутренние ленты много­слойного пакета могут потерять устойчивость от сжимающих напря­жений, подсчитываемых но формуле (10). Поэтому диапазон рекомен­дуемых значений углов а следует ограничить в пределах 1…7°.

Есть еще один важный результат исследований: при одних и тех же конечных габаритных размерах многослойных элементов можно создавать опоры с разными демпфирующими характеристиками, так как известно, что величина сдавливающих нагрузок непосредственно определяет демпфирование в многослойных пакетах лент.

Простотой конструкции, высокой технологичностью ее изготовле­ния в серийном производстве при сохранении высоких показателей демпфирования и стабильности упругофрикциоппых характеристик при длительной эксплуатации характеризуется виброизолятор [101].

Технический результат достигается тем, что в известном вибро­изоляторе, состоящем из двух обойм, связанных многослойным упру­гим элементом Г-образной формы, многослойный упругий элемент выполнен в виде пакета одинаковых по форме пластин с двумя прямоли­нейными и одним очерченным по дуге окружности криволинейным участками, обоймы выполнены в виде пистонов, установленных в от­верстиях па концах прямолинейных участков упругого элемента с раз­вальцовкой втулок и плотным об­жатием пакета, поперечное сечение рабочих участков пакета выполнено в виде прямоугольника со скруглен­ными боковыми сторонами, а весь пакет но длине обмотай с натягом упругой проволокой или лептой, концы которой закреплены в отвер­стиях фигурных шайб, установлен­ных под фланцы пистонов.

На рис. 5.42 показан внешний вид виброизолятора с разрезом одной из обойм; па рис. 5.43 — сечение по А-А; на рис. 5.44 — дополнительный вид по

стрелке Б; на рис. 5.45 — внешний вид фшурной шайбы для крепления концов обмогочной проволоки.

Виброизолятор состоит из двух обойм 1 и 2, выполненных в виде пис­тонов с развальцовывающимися кон­цами втулок, и упругого Г-образного элемента 3, выполненного в виде паке­та одинаковых но форме пластин с дву­мя прямолинейными и одним очерчеп-

Рис. 5.44. Вид по стрелке Б пым по дуге окружности криволиней­ным участками.

Обоймы У и 2 выполнены в виде пистонов, установленных в от­верстиях па концах прямолинейных участков упругого элемента с развальцовкой втулок и плотным обжатием пакета. Поперечное сече­ние рабочих участков пакета 3 выполнено в виде прямоугольника со скругленными боковыми сторонами, а весь пакет но длине обмотай с натягом упругой проволокой или лептой концы которой 5 и закреплены в отверстиях фигурных шайб 7, установленных иод фланцы обойм 1 и 2. Ширина лент в пакете выполняется переменной, таким образом, чтобы обеспечить сечение пакета в целом в виде прямоу­гольника со скругленными боковыми сторонами 8. Этим обеспе­чивается снижение концентрации напряжений как в пакете, так и в обмоточной проволоке, а также равномерность сдавливающей нагрузки по длине и высоте пакета. Шаг обмотки пакета 3 проволокой (или

лентой) 4 выбирается равным трем-пяти толщинам обмоточной про­волоки (или ширины лепты). Это необходимо для обеспечения равно­мерности сдавливающей нагрузки и свободного деформирования па­кета без заклинивания витков обмотки. Фигурная шайба 7 имеет выступ 9 с отверстием 10 для закрепления концов и обмоточной проволоки 4. С двух сторон шайба 7 может иметь отгибные выступы 11 для фиксации шайбы от разворота в процессе работы виброизолятора. Расчет упругогистерезисиых характеристик виброизолятора можно осуществить с использованием известной теории изгиба многослой­ных пакетов.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в транспорт­ном машиностроении, легкой промышленности, приборостроении, других отраслях техники и осуществлено с помощью известных спо­собов (штамповка, точение, сверление) и типовых материалов (ме­таллическая лепта, проволока). Равномерно распределенная но длине прямолинейных участков Г-образного многослойного элемента сдавливающая нагрузка, созданная благодаря обмотке проволокой или лептой, обеспечивает практически максимально возможные демп­фирующие характеристики виброизолятора, а распределенный по площади контакт слоев пакета обеспечивает минимальный износ и, следовательно, стабильные унругофрикционпые свойства при дли­тельной эксплуатации.

В изобретении [58J автором разработано демпфирующее устрой­ство, в котором разгрузка ротора от веса реализована за счет перераспределения внутренних усилий в пакете гофрированных пла­стин. Это мероприятие позволяет значительно облегчить конструк­цию опоры, так как отпадает необходимость в установке дополни­тельных разгрузочных устройств от веса ротора.

На рис. 5.46 представлен общий вид устройства. На рис. 5.47 пока­заны зависимости веса ротора, который может быть компенсирован устройством, от относительной амплитуды перемещения ротора

A = AIh], где А — амплитуда перемещения вала в опоре; /г^ — наи­меньший зазор в собранном демпфере для различных значений пара­метра A h^/’h*,h* — первоначальная высота гофров промежуточного

пакета пластин до их установки между кольцами.

Демпфирующее устройство содержит наружное 1 и внутреннее 2 кольца и размещенный между ними многослойный пакет гофриро­ванных пластин 3. Обращенные друг к другу поверхности колец 1 и 2

выполнены в виде овалов, боль­шие оси которых взаимно пер­пендикулярны. .

Устройство работает следую­щим образом. За счет овальнос­ти колец 1 и 2пакет пластин 3 имеет неодинаковый натяг но различ­ным радиальным направлениям (h^, h^, Это приводит к тому, что при прецессионном движении вала в опоре появляется упругая состав­ляющая реакции демпфера, компенсирующая вес ротора. Величина этой реакции определяется но графикам, приведенным на рис. 5.47.

В демпфирующем устройстве [54J В. А. Антиповым и др. реали­зована идея активного управления демпфирующими и жесткостпым свойствами упругодемпферпой опоры.

Идея реализована путем введения в конструкцию опоры допол­нительного промежуточного элемента, выполненного в виде втулки с фланцами, устройство снабжено вытеснителями, установленными во фланцах, и упругим разрезным кольцом, па котором установлен дем­пфирующий пакет и образующим с втулкой полость, заполненную пластичным материалом.

На рис. 5.48 показано осевое сечение демпфирующего устройства. Устройство содержит корпус 1 опоры, промежуточный элемент 2, выполненный в виде втулки 3 с фланцами 4, набор кольцевых гоф­рированных пластин 5, вытеснители 6 и упругое разрезное кольцо 7.

Кольцо 7 и втулка 3 с фланцами 4 образуют полость 8, заполненную плас­тичным материалом, промежуточный эле­мент 2 установлен па наружной обойме подшипника 9.

Демпфирующее устройство работает следующим образом. После установки демпфирующего устройства между обой­мой подшипника 9 и корпусом 1 опоры создается определенный натяг. Набор гофрированных пластин 5, сжимая коль­цо 7, создает давление в пластичном ма­териале полости 8. Давление в этой по­лости можно изменить, вворачивая или выворачивая вытеснители 6 и изменяя тем самым натяг в наборе гофрирован­ных пластин, что регулирует его упругие и демпфирующие свойства в диапазоне наибольшей эффективности гашения вибраций.

Применение демпфирующего устройства снизит динамические нагрузки, что позволит увеличить надежность работы турбинных дви­гателей.

В. А. Антиповым и А. И. Дмитриенко разработана унругодемпфер — ная опора высокооборотпых роторов турбомашин [57].

Цель изобретения — повышение ресурса опоры за счет создания оптимальных условий ее работы, при которых еще не происходит разрушения от вибрации и биения подшипника в опоре и обеспе­чивается возможность расширения наружной обоймы подшипника при больших угловых скоростях и увеличении температуры.

На рис. 5.49 изображена пред­лагаемая унругодемпферная опора, поперечный разрез; на рис. 5.50 — то же, продольный разрез.

Унругодемпферная опора содер­жит корпус 1, размещенные в нем Рис. 5.49. Унругодемпферная

подшипник 2 ротора 3, два кольца 4 опора, поперечный разрез

и 5, одно из которых (кольцо 4) запрессова­но в корпусе 1, а другое (кольцо 5) установ­лено на наружной обойме подшипника 2, и установленный с натягом между кольцами 4 и 5 пакет 6 гофрированных лент.

Установленное па наружной обойме подшипника 2 кольцо 5 выполнено раз­резным и его толщина выбрана из соот­ношения

е kh о =———— ,

где 5 — толщина кольца;

D — наружный диаметр подшипника; h* — высота волны гофра гофриро­ванной ленты в свободном состоянии;

h — то же, в демпфированном состоя­нии в собранной опоре;

к — коэффициент пропорциональности. Для предотвращения проворачивания пакета б относительно нрилегаемых поверхностей в кольцо 4 запрес­сована шпонка 7.

Для увеличения жесткости кольца 5 (при нежелательности увеличе­ния его толщины) оно может быть выполнено с отбортовкой как с наружной стороны, т. е. со стороны пакета 6, так и с внутренней стороны, т. е. со стороны подшипника 2.

Отношение h / hx характеризует натяг в унругодемнферпой опо­ре. Чем больше этот натяг, тем больше должны быть жесткость коль­ца и соответственно его толщина d, чем больше наружный диаметр подшипника, тем меньше удельное давление кольца па обойму под­шипника, так как площадь контакта больше, и тем меньше должна быть толщина кольца 5. Кроме того, толщина кольца d связана с геометрией гофров через коэффициент пропорциональности, кото­рый зависит от числа гофров, их выгиба, ширины пакета, толщины и количества пластин и определяется опытным путем.

Упругодемпферная опора работает следующим образом. Колеба­ния ротора 3 гасятся пакетом 6 гофрированных лепт за счет сил трения между лентами. При нагреве упругодемпферной опоры при больших угловых скоростях вращения ротора обеспечивается воз­можность расширения наружной обоймы подшипника 2 за счет уве-

личения диаметра разрезного кольца 5. Выполнение кольца 5 разрез­ным предотвращает заклинивание шариков между обоймами под­шипника и разрушение опоры. Опора рассеивает энергию вибрации и ударов, отводит ее с опоры вместе со смазкой. Все это обеспечива­ет оптимальные условия работы подшипникового узла и в конечном итоге приводит к увеличению ресурса опоры.

С целью повышения эффективности подавления вибрации разрабо­тан демпфер [51J. При работе демпфера колебания вала воспринимают­ся гофрированным пакетом и гасятся трением между пластинами паке­та. Однако для восприятия силы веса валов пластинчатый гофрированный пакет устанавливается в демпфере с большим натягом, в результате этого в демпфере могут возникать дополнительные высокочастотные колебания, снижающие эффективность в работе демпфера. Для того чтобы избежать этого, корпус демпфера и кольцо выполнены П-образ — пой формы поперечного сечения и совмещены таким образом, что пластинчатый пакет размещен между внутренней стенкой кольца и внут­ренней стенкой корпуса, а демпфер снабжен разгрузочным устройством, включающим опорный элемент и подпружиненный в направлении дей­ствия статической силы башмак, взаимодействующий с кольцом.

На рис. 5.51 показан демпфер, продольный разрез; па рис. 5.52 — то же, поперечный разрез.

Демпфер состоит из кольцеобразного корпуса 1, кольца 2, имеющих П-образную форму поперечного сечения, и пластинчатого гофрирован­ного пакета 3, размещенного между внутренней стенкой кольца и внут­ренней стенкой корпуса. В кольцевые щели 4 и 5 через отверстия 6 нагнетается рабочая среда, например масло, образующая слой повышен­ного давления. Пластинчатый гофрированный пакет 3 удерживается от проворачивания шпонкой 7. Ограничительные кольца 8 предназначены для предотвращения продольных смещений пластинчатого гофрирован­ного пакета 3 и подшипника вала. В демпфере выполнено разгрузочное устройство, состоящее из опорного элемента 9, башмака 10, упирающе­гося через радиальное отверстие 6 в корпусе 1 в кольцо 2 и поджатого пружиной 11. Между опорным элементом 9 и пружиной 11 устанавли­ваются дистанционные прокладки 12.

Демпфер работает следующим образом. Колебания вала гасятся пластинчатым гофрированным пакетом 3 и рабочей средой, находя­щейся в кольцевых щелях 4 и 5. Вес вала компенсируется разгрузоч­ным устройством, причем с помощью прокладок 12 можно регулиро­вать величину усилия, компенсирующего вес вала.

Рис. 5.51. Продольный раз — Рис. 5.52. Поперечный разрез рез демпфера демпфера

Наличие разгрузочного устройства обеспечивает снижение натяга в пластинчатом гофрированном пакете, что ведет к снижению ампли­туды высокочастотных колебаний; при этом обеспечивается концент­ричность рабочего зазора демпфера, заполненного рабочей средой.

Высокой изотропностью унругодиссинативпых характеристик ха­рактеризуется металлический термостойкий упругофрикционный демпфер [45].

На рис. 5.53 изображен продольный разрез демпфера; на рис. 5.54 — то же, в плане.

Пакет гофрированных пластин 1 помещен в кольцевую щель меж­ду наружной обоймой подшипника 2 и корпусом 3, а подшипник 2 установлен па роторе 4 машины. Конец линии вершины 5 каждого гофра лежит па образующей, соединяющей начало линии вершины последующего гофра. Гофры па каждой пластине выполнены под уг­лом а = 15…45° относительно ее торца.

Рис. 5.53. Продольный Рис. 5.54. Демпфер в плане

разрез демпфера

При воздействии на демпфер усилия в любом радиальном направ­лении за счет выбранного гофрирования значительно снижена анизо­тропия упругофрикциоппых характеристик демпфера, что приводит к снижению вибропапряжепности, анизотропии и к увеличению ре­сурса машины, па которой установлен демпфер.

Высокой эффективностью подавления вибрации отличается металлический унругофрикционный демпфер |49J, разработанный автором настоящей работы в соавторстве с Ю. К. Пономаревым и И. Д. Эскиным.

Отличительной особенностью этой конструкции является то, что упругогистерезисныи элемент выполнен из чередующихся стальных гофрированных лент и гладких лент из материала «металлорезина», толщины которых в 20—30 раз больше толщин стальных лент.

На рис. 5.55 изображен пакет гофрированных лепт демпфера, по­перечный разрез. Демпфер состоит из пакета стальных гофрированных кольцевых лент 1, между которы­ми уложены кольцевые (первона­чально неизогнутые) гладкие леп­ты 2, толщина которых больше толщин гофрированных лепт в 20—

30 раз, а изгибпая жесткость сораз­мерна с жесткостью гофрированных стальных лент.

Пакет лепт 1 и 2 устанавливает­ся между двумя кольцами 3, 4,одно

из которых (кольцо 3) связано с вибратором, а другое (кольцо 4) устанавливается в корпусе опоры (на чертеже не показана).

После сборки демпфера первоначально неизогнутые гладкие лен­ты 2 изгибаются, принимая форму гофрированных лепт 1.

Демпфер работает следующим образом.

На нервом этапе деформирования, когда пакет лент 1 и 2 дефор­мируется как перасслоеппая цельная конструкция, жесткость демп­фера имеет значительно большую величину, за счет большего разне­сения от нейтральной оси стальных гофрированных лент 1.

На втором этане деформирования, когда пакет расслаивается, его жест­кость подсчитывается как сумма жесткостей отдельных элементов, т. е. гофрированных 1 и гладких 2 лепт. В этот момент вследствие того, что толщина гладких лепт 2 выбрана в 20—30 раз больше, а их жесткости соразмерны с жесткостями гофрированных лепт 1, суммарная жесткость демпфера будет практически одинаковой с известными демпферами.

В результате увеличения отношения жесткости нерасслоепного демпфера к жесткости расслоенного демпфера, параллелограмм пет­ли гистерезиса при циклическом деформировании в большей степе­ни приближается. к форме прямоугольника, что увеличивает макси­мальный коэффициент рассеивания.

Высокоэффективной опорой ирос-

транственного нагружения изотропной но всем радиальным направлениям яв­ляется демпфирующее устройство для гашения вибрации ротора [62].

На рис. 5.56 показан продольный разрез этого устройства.

Демпфирующее устройство содер­жит упругодемпфирующий много­слойный пакет 1, состоящий из упру­гих колец корытообразного поперечного сечения с радиальным разрезом, уста­новленных одно на другое с заданным предварительным натягом между внут­ренней 2 и наружной втулками, после­дняя из которых состоит из двух час­тей 3и 4,соединенных болтами 5.

Внутренняя втулка 2 имеет торои­дальный кольцевой выступ 6 па паруж-

ной цилиндрической поверхности, который образует с внутренним упругим кольцом упругодемнфиругощего многослойного пакета 7 по­лость 7, соединенную каналом 8 в теле пакета 7 и отверстием 9 в частях 3 и 4 наружной втулки с нагнетательным коллектором системы смазки турбомашииы (не показана).

Внутренняя втулка 2 зафиксирована при помощи крышки 10 и болтов 11 на наружной обойме 12 подшипника 13 ротора 14. Под­шипник 13 зафиксирован па роторе кольцом 75 и гайкой 16. Упругие кольца пакета 7 имеют дроссельные отверстия 17, расположенные в шахматном порядке от слоя к слою. Стыки смежных упругих колец, образующих пакет 7, максимально удалены друг от друга.

Демпфирующее устройство работает следующим образом. При воздействии радиальной нагрузки происходит дальнейшее внедрение тороидального выступа в полость 7, вследствие чего происходит уп­ругая деформация колец пакета 7. Упругие кольца пакета 7 проскаль­зывают относительно друг друга, и за счет возникновения сил сухого трения энергия вибрации переходит в тепло.

Внедрение выступа 6 в полость 7 приводит также к вытеснению смазки через дроссельные отверстия 77. При этом происходит до­полнительное рассеивание вибрации за счет сил вязкого трения.

Зазор между кромками упругих колец пакета 7 и цилиндрической поверхностью внутренней втулки 2 обеспечивает перемещение рото­ра 14 в опоре, а цилиндрическая поверхность внутренней втулки 2 является ограничителем данного перемещения, который при ударном воздействии увеличивает жесткость устройства, но не до бесконеч­ности, так как пакет 7 сохраняет возможность деформирования.

При восприятии демпфирующим устройством осевой вибрации выступ 6 воздействует па одну из стенок корытообразного внутрен­него кольца пакета 7. Пакет 7 деформируется, при этом упругие кольца пакета 7 проскальзывают относительно друг друга и энергия вибрации рассеивается.

При подавлении как радиальной, так и осевой вибрации ротора 14 в работу вовлекаются все упругие связи, расположенные как в направ­лении указанного перемещения, так и в противоположных направле­ниях. За счет этого достигается высокая эффективность демпфирова­ния вибрации.

Как уже указывалось ранее, воздействие статических нагрузок (на­пример, веса ротора) отрицательно сказывается на эффективности ун — ругодемпферпой опоры. Проблема усугубляется при значительном уве-

личегши статической нагрузки в процессе эксплуатации, что имеет место, например, для криогенных машин специального применения.

Для сохранения высокой эффективности подавления вибрации при больших статических нагрузках демпфирующее устройство [53J снаб­жено дополнительным пакетом гофрированных пластин, установленным на вибраторе, и промежуточным кольцом, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра вибратора, а ширина меньше ширины пос­леднего и взаимодействует с основным пакетом гофрированных плас­тин, а зазоры между корпусом и пакетами выбраны из условия:

где А х — максимальная рабочая амплитуда вибраций ротора в опоре;

у, — зазор между корпусом и дополнительным пакетом гофриро­ванных пластин зазор;

у2 — зазор между корпусом и основным пакетом гофрированных пластин;

у3 — зазор между вибратором и промежуточным кольцом.

На рис. 5.57 изображено описанное демпфирующее устройство в разрезе; на рис. 5.58 — разрез но Л-А; па рис. 5.59 — разрез по Б-Б.

Демпфирующее устройство содержит корпус 1, вибратор 2 и ос­новной пакет гофрированных пластин 3, установленный между кор­пусом 1 и вибратором 2, дополнительный пакет гофрированных нла-

стин 4, уставленный на вибраторе 2, промежуточное кольцо 5, которое вза­имодействует с основным пакетом гоф-

Рис. 5.58. Разрез по А-А

На режиме работы двигателя, когда статические нагрузки, дейст­вующие па ротор малы, ротор под­вешен на демпфирующем допол­нительном пакете гофрированных пластин 4. Этот пакет имеет на дан­ном режиме высокие демпфирую­щие свойства и большую подат­ливость за счет того, что установлен с малым натягом между вибратором 2 и корпусом 1 опоры и выполняется приведенная выше зависимость между зазорами в пакетах. При воздействии на ротор больших ста­тических нагрузок включается в работу основной пакет гофрирован­ных пластин. При этом статическая нагрузка не выбирает весь зазор у2 за счёт большой жесткости основного пакета гофрированных пла­стин 3, что обеспечивается предложенной зависимостью, и демпфи­рующее устройство остаётся работоспособным па этом режиме. Тех­нический эффект изобретения заключается в увеличении надёжности работы криогенных машин за счет повышения эффективности гаше­ния вибраций ротора па рабочих режимах двигателя.

Как уже отмечалось выше, максимальной эффективности подавле­ния вибрации можно достигнуть только при условии1 оптимальной сдавливающей нагрузки между контактирующими парами в уиругогисте — резиспом элементе. Большие эксплуатационные перепады температур (например, 400…600 °С) оказывают влияние на величину сдавливаю­щей нагрузки и тем самым снижают эффективность демпфера.

Автором настоящей работы в соавторстве с В. А. Борисовым и И. Д. Эскиным предложен демпфер сухого трения [50J с расширенным температурным диапазоном стабильной работы за счет того, что упругие фрикционные элементы выполнены в виде заполненных рабочей средой трубок Бурдона, С-образпые концы которых прижаты с натягом к демп­фируемому объекту, а свободные концы соединены с корпусом.

На рис. 5.60 изображена схема демпфера. Демпфер состоит из корпуса 1 и размещенных в нем упругих фрикционных элементов 2, выполненных в виде заполненных рабочей средой трубок Бурдона, С-образпые концы которых прижаты с натягом к демпфируемому объекту, а свободные концы соединены с корпусом 1. Упругие фрик­ционные элементы контактируют с унругозакреилеппым объектом 3. Рабочей средой может быть газ или жидкость.

Демпфер работает следующим образом. При колебаниях объек­та относительно корпуса 1 в точ­ках соприкосновения объекта с упругими фрикционными элемен­тами 2 за счет сил сухого трения происходит рассеивание энергии, вследствие чего амплитуда коле­баний объекта уменьшается. При изменении температуры окружа­ющей среды изменяются упругие свойства материала, из которого изготовлены трубки Бурдона, что компенсируется изменением давления в них. Таким образом, демп­фирующие свойства демпфера остаются неизменными в широком температурном диапазоне.